CC BY
65
УДК 551.46.09:628.5:553.982(262.5)
Р. А. Нестерова, О. И. Оскольская, В. А. Тимофеев
Институт биологии южных морей НАНУ
ИНДИКАТОРНЫЕ СВОЙСТВА CHAMELEA GALLINA (BIVALVIA, VENERIDAE) И НЕКОТОРЫХ ДРУГИХ КОМПОНЕНТОВ МОРСКИХ ЭКОСИСТЕМ
Наведено дані про динаміку гідроперекисів ліпідів у планктонної водорості Dunaliella tertiolecta Teod. в культурі, яка вирощена на морскій воді, що взята з придоного та поверхневого шарів. Одержана інформація про вміст гідроперекисів ліпідів у організмів двох бухт Криму. Встановлено, що процесс розвитку зябрового апарату молюска Chamelea gallina Linnaeus, 1758 з бухти Кругла за період досліджень (1992-2000 рр.) був достатньо стабільним, тоді як у молюсків з бухти Ласпі в 2000 р. відмічено зниження ступеня розсіченності зябрових поверхонь. Можливо використання отриманих даних для оцінки фізіологічного стану морських організмів і угруповань.
Введение
Вода и донные осадки водоемов способны накапливать загрязняющие вещества (их токсичные комплексы) и, находясь в тесном взаимодействии с биотой, вызывать изменения ее физиологического состояния. Известно, что индикаторной морфологической структурой, реагирующей на антропогенную нагрузку, являются жабры моллюсков [8], а универсальным откликом организмов на биохимическом уровне -изменение содержания продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) [1; 12].
Цель настоящей работы - показать, что количественные характеристики продуктов ПОЛ могут использоваться для оценки интегрального загрязнения морской среды. Основываясь на этом, проведен сравнительный анализ состояния донных осадков по количеству продуктов ПОЛ и по изменению морфологической структуры жаберного аппарата моллюска Chamelea gallina Linnaeus, 1758 (Bivalvia, Veneriвaefой целью были выбраны 2 бухты полузакрытого типа, различающиеся географическим положением: б. Ласпи (южный Крым) и б. Круглая (юго-западный Крым). Обе бухты имеют стабильный индивидуальный уровень рекреационной нагрузки, близки по качественному составу донных осадков, содержанию в них хлороформенных битумоидов и относятся к «условно чистым» [5]. Однако, в сентябре
1999 г. в б. Ласпи имел место разлив нефтепродуктов [4].
Материал и методы исследований
Материалом для биохимического анализа послужили культура морской планктонной одноклеточной водоросли Dunaliella tertiolecta Teod., выращенная на воде из
б. Ласпи, донные осадки из этого района и из б. Круглой (отобранные в 1999 и
2000 гг. [7]).
Количество гидроперекисей липидов (ГП), выделенных культурой D. tertiolecta в процессе биотестирования придонного и поверхностного слоев морской воды определяли по А. Н. Бобковой [2]. Результаты выражали в единицах оптической плотности (D480) в расчете на 1 млн. клеток.
ГП и малоновый диальдегид (МДА) в донных осадках определяли по методикам Л. А. Романовой, И. Д. Стальной [9] и И. Д. Стальной, Т. Г. Гаришвили [11], адаптированным нами для работы с исследуемым материалом. Для этого из пробы грунта (верхний слой глубиной 5 см) удаляли камни, раковины, фрагменты макрофи-
© Нестерова Р. А., Оскольская О. И., Тимофеев В. А., 2003 38
тов и организмы, видимые невооруженным глазом, оставшуюся часть пробы тщательно перемешивали, подсушивали фильтровальной бумагой до исчезновения влажного пятна. Навеску грунта растирали с 0,2 М раствором KQ, белок осаждали 50 % трихлоруксусной кислотой (конечная концентрация в пробе - 5 %) и центрифугировали при 4 000 об./мин. В надосадочной жидкости определяли ГП и МДА, в осадке -белок по Лоури. Содержание продуктов ПОЛ в осадке выражали в единицах оптической плотности и расчитывали на 1 г влажного грунта и на 1 мг белка.
Объектом изучения морфологических характеристик служил двустворчатый моллюск-фильтратор Ch. gallina. Для оценки развития жаберной поверхности применен универсальный, безразмерный, внемасштабный показатель приведенной удельной поверхности Sо [8]. Для определения So у живых моллюсков выделяли жабры и измеряли их морфологические структуры под бинокуляром с помощью окулярной линейки. Возраст моллюсков определяли по М. Рамону и К. А. Ричардсону [13].
Изменения морфологических параметров моллюсков, взятых в районе б. Ласпи и б. Круглой в 2000 г. с глубины 2-10 м, сравнивали с результатами исследований 1992-1999 гг., полученными для тех же районов.
Результаты и их обсуждение
Нарушение процесса перекисного окисления в организме под влиянием неблагоприятных факторов ведет к интенсификации образования его продуктов: ГП - одного из промежуточных продуктов, характеризующего начало процесса ПОЛ в организме и МДА - конечного продукта окисления [1]. В норме их количество постоянно и находится под жестким антиоксидантным контролем. Чтобы показать, что продукты ПОЛ можно использовать для оценки качества среды обитания гидробионтов, провели сравнительный анализ динамики изменения их количества с динамикой изменения численности водорослей, по результатам полученным ранее стандартным методом биотестирования [7].
При анализе воды, взятой в б. Ласпи в сентябре 1999 г. установлено, что максимальное количество ГП в эксперименте с культурой D. tertiolecta было зафиксировано на третьи сутки (рис. 1).
Рис. 1. Количество гидроперекисей липидов (ГП; D480/млн. кл.), выделенных D. tertiolecta под влиянием поверхностного (1) и придонного (2) слоев воды
В среде, приготовленной на воде придонного слоя, величина показателя содержания ГП незначительно, но статистически достоверно превышала его значения в среде, приготовленной на воде поверхностного слоя (2,01 и 1,81 D480/млн. кл. соответственно). Рост уровня ГП в среде на третьи сутки экспонирования свидетельствует об интенсификации процессов ПОЛ, в свою очередь, активизирующих процессы антиоксидантной защиты, направленные на нейтрализацию токсического воздействия. В данном случае глубоких нарушений физико-химического состояния мембран и других компонентов клетки, очевидно, не происходит. Ранее показано [7], что численность клеток водорослей в этот период меняется незначительно.
Если негативное воздействие превышает допустимый уровень, в антиокси-дантной системе происходит сбой, приводящий к развитию глубоких деструкцион-ных процессов в клетке и даже к ее гибели. В этот момент возможно уменьшение количества продуктов ПОЛ в культуральной среде и их увеличение в тканях организмов [2], что и было отмечено на 7-е сутки эксперимента. На 10-е сутки вновь зафиксировали подъем уровня ГП в среде в обоих вариантах эксперимента, очевидно, за счет выхода продуктов ПОЛ в культуральную среду из погибших клеток водорослей. Численность водорослей в этот период времени продолжала снижаться, в результате чего в придонной воде осталось 47 %, в поверхностной - 30 % живых клеток дуналиеллы от контрольного уровня [7].
В целом, количество ГП, выделенных водорослями под воздействием придонного слоя воды, держалось на более высоком уровне, чем под влиянием поверхностного. Эти данные согласуются с полученными ранее результатами биотестирования [7]. Учитывая, что метод биотестирования является общепринятым для оценки интегрального загрязнения водной среды, на основании полученных результатов считаем, что количественные характеристики продуктов окисления можно использовать для оценки состояния среды.
В мировой практике по экотестированию подчеркивается [6], что при оценке качества среды следует использовать не столько популяции и тем более отдельные организмы, сколько целостные экосистемы и их функциональные характеристики. ГП и МДА, определяемые в специально подготовленной навеске грунта, куда они попадают в процессе функционирования бентосного сообщества, вполне отвечают этим требованиям.
Анализ донных осадков 5 станций б. Ласпи, собранных в сентябре 1999 г., в первые дни после разлива нефтепродуктов показал, что среднее количество ГП в них составило 0,82±0,10 D480/г влажного грунта. Максимальное их количество в расчете на единицу влажного грунта было зафиксировано в прибрежной полосе (1,21 D480/г), минимальное - на значительном удалении от берега (0,72 D480/г). Среднее количество ГП в донных осадках прибрежной акватории б. Круглой в этот период времени было достоверно ниже и составило 0,22±0,01 D480/г грунта.
Повторный анализ донных осадков прибрежной части акватории б. Ласпи был проведен в апреле 2000 г. Количество ГП составило в среднем 2,14±0,13 D480/г влажного грунта, что статистически достоверно превышало их содержание в донных осадках предыдущей съемки и было выше, чем в грунтах б. Круглой (1,43±0,25 D480/г). В расчете на единицу белка количество ГП в 2000 г. составило 47,70±1,88 D480/мг, что более чем в 30 раз превышало их уровень, оцененный в грунтах б. Круглой (1,33±0,02 D480/мг), взятых в то же время.
Количественные показатели содержания МДА в донных осадках обеих бухт различались не столь значительно. В б. Ласпи среднее количество МДА составило 9,71±0,63, в б. Круглой - 2,21±0,13 D532/мг белка.
В этот период в б. Ласпи отметили низкое содержание белка в грунтах -
0,050 мг/г влажного грунта, что говорит о слабом развитии инфауны, в то время как в грунтах б. Круглой его количество составило 0,91 мг/г грунта.
Полученные сравнительные данные позволяют предполагать, что вода, взятая для анализа в сентябре 1999 г., и донные осадки, отобранные в апреле 2000 г., оказывали неблагоприятное влияние на гидробионтов б. Ласпи. Можно предположить, что интенсификация процесса ПОЛ была вызвана попаданием в воду нефтепродуктов [4], со временем накопившихся в донных осадках, однако в доступной нам литературе не встречено сведений по их количественной оценке в этот период. Содержание хлороформенных битумоидов на 1992 г. в обоих исследованных районах было практически одинаковым - 0,01-0,03 г/100 г грунта [5].
Особое внимание при изучении ответных реакций моллюсков на качество среды было уделено формированию жаберного аппарата Ch. gallina разных размерновозрастных групп. Личиночные формы многих беспозвоночных более чувствительны к загрязнению нефтепродуктами, чем взрослые формы [3], причем особой чувствительностью отличаются жабры, одними из первых вступающие в непосредственный контакт с углеводородами. На рис. 2 представлены линии регрессии развития жаберной поверхности венусов разного размера, полученные методом наименьших квадратов, из б. Ласпи по данным 1992-1999 гг. (1) и 2000 г. (2).
So
11
10
9 -
♦ _ ♦. ♦ X-
♦♦X - Я х ф ♦
10
12
14
16
18 L (мм) 20
Рис. 2. Изменение So у Chamelea gallina разных размерных групп в 1994-1999 гг. (1) и в 2000 г. (2)
На рис. 2 видно, что линия 2 имеет больший угол наклона и располагается ниже линии 1. Точка схождения линий регрессии соответствует размерной группе 1920 мм, т. е. Различия между выборками нивелируются при достижении ими данной величины. Анализ полученных данных позволяет заключить, что при формировании жаберного аппарата у моллюсков в возрасте до 6 мес. (L створок 13-14 мм) происходит угнетение закладки жаберных филаментов, что отражается в низких значениях So. Так, у одноразмерных групп моллюсков в 1992-1999 гг. So равно 9,6, а в 2000 г. -8,9 (различия между выборками статистически достоверны).
2
8
1
7
Показатели развития жаберной поверхности (N, So, длина жаберных филамен-тов) у моллюсков различных размерных групп из б. Круглой в 1992-2000 гг. оставались достаточно стабильными, причем значения показателей за период 1992-1999 гг. в обеих бухтах достоверно не отличались, тогда как в 2000 г. степень рассеченности жаберных поверхностей моллюсков с длиной 13-14 мм из б. Ласпи снизилась относительно таковых из б. Круглой. Можно предположить, что у моллюсков из б. Ласпи произошло снижение интенсивности фильтрации воды и, как следствие, уменьшение количества потребляемой ассимилированной энергии привело к сокращению ростового потенциала [10].
У особей средней возрастной группы (L створок 15-16 мм) в 2000 г. по сравнению с 1992-1999 гг. возросла компактность жаберного аппарата за счет увеличения длины жаберных филаментов на 15,4 % и их количества на единицу длины осевого стержня на 11,1 %, что привело к интенсификации работы жабр. Наблюдаемое явление можно рассматривать как морфологическую адаптацию, ведущую к выравниванию обмена веществ при возможном повышении концентрации углеводородов в грунте. У взрослых особей с длиной раковины более 17 мм, находящихся в стадии завершения закладки и развития филаментов, значительных различий в Sо не наблюдали (So равно 9,99 и 9,91 соответственно).
Выводы
Эксперимнтальным путем в процессе биотестирования показано, что количественные характеристики продуктов ПОЛ могут быть использованы для оценки интегрального загрязнения. Несмотря на значительное сходство исследованных бухт, для донных осадков б. Ласпи было характерно повышенное содержание продуктов ПОЛ. По количеству ГП в расчете на единицу белка это превышение было более, чем в 30 раз.
Для особей Ch. gallina в возрасте до 6 мес., формирование жаберного аппарата которых совпало по времени с максимальным количеством продуктов окисления в осадках б. Ласпи, зафиксированы достоверные морфометрические изменения жаберного аппарата.
Высокие концентрации продуктов ПОЛ, низкие белка в донных осадках, а так же морфометрические изменения жаберного аппарата моллюсков Ch. gallina, отмеченные в б. Ласпи в 2000 г., могут свидетельствовать о нарушении экологического состояния среды обитания гидробионтов этого района.
Полученные биохимические и морфологические характеристики предполагается использовать в качестве показателей для оценки функционального состояния гидробионтов, их сообществ, а также среды обитания.
Библиографические ссылки
1. Барабой В. А., Орел В. Э., Карнаух И. М. Перекисное окисление и радиация. - К.: Наукова думка, 1991. - 256 с.
2. Бобкова А. Н. Образование гидроперекисей липидов как тест-показатель при оценке токсичности морской воды // Гидробиологический журнал. - 1997. - Т. 33, № 4. -С. 87-92.
3. Дивавин И. А., Копытов Ю. П., Беловайненко В. И. Обменные процессы в тканях мидий в период адаптации к углеводородной интоксикации и изменениям условий среды обитания // Изв. АН СССР. Сер. биол. - 1989. - № 2. - С. 204-211.
4. Еремеев В. Н., Кубряков А. И., Щипцов А. А. Расчет распространения техногенного загрязнения у Южного берега Крыма в результате аварии в Ласпинской бухте // Глобаль-
ная система наблюдений Черного моря: фундаментальные и прикладные аспекты. - Севастополь, 2000. - C. 45-55.
5. Миронов О. Г., Кирюхина Л. Н., Дивавин И. А. Санитарно-биологические исследования в Черном море. - С-Пб., 1992. - 115 с.
6. Михайловский Г. Е. Проблемы и методы экотестирования вод // Гидробиологический журнал. - 1990. - Т. 26, № 5. - С. 89-92.
7. Нестерова Р. А. Оценка качества воды и грунта бухты Ласпи (Черное море) после аварии сухогруза «Кристина» // Экология моря. - 2000. - Вып. 50. - С. 88-91.
8. Оскольская О. И., Тимофеев В. А., Бондаренко Л. В. Спосіб визначення токсичности морскої води // Пат. 34783А Україна, МПК 6 G01 N33/18, А01К61/00. - 99073833. Заявлено 06.07.99; Опубл. 15.03.2001, Бюл. 2. - 4 с.
9. Романова Л. А., Стальная И. Д. Метод определения гидроперекисей липидов с помощью тиацианата аммония // Современные методы в биохимии. - М.: Медицина, 1977. -С. 64-66.
10. Светашев С. К. Загрязнение ртутью воды, грунта и рыб Северной бухты // Ихтиофауна черноморских бухт в условиях антропогенного воздействия. - К.: Наукова думка, 1993. -С. 67-71.
11. Стальная И. Д., Гаришвили Т. Г. Метод определения малонового диальдегида с помощью тиобарбитуровой кислоты // Современные методы в биохимии. - М.: Медицина, 1977. - С. 66-68.
12. Тарусов Б. Н. Физико-химические механизмы биологического действия ионизирующих излучений // Усп. совр. биол. - 1957. - Т. 44.- С. 173-181.
13. Ramon M., Richardson C. A. Age determination and shell growth of Chamelea gallina (Bivalvia: Veneridae) in the western Mediterranean // Mar. Ecol. Prog. Ser. - 1992. - Vol. 89. -P. 15-23.
Надійшла до редколегії 12.04.03.
УДК 595.77
А. А. Панченко
Донецкий национальный университет
ПАТОЛОГИЯ СУБМЕНТУМА У ЛИЧИНОК SIMULIUM NOELLERI (DIPTERA, SIMULIIDAE)
Наведено дані про патологію субментума у личинок Simulium noelleri Fried., 1920, що ставлять під сумнів першорядну значимість цієї морфологічної структури у діагностиці видових ознак личинок мошок і використання його у визначниках.
Введение
Задача систематика - указать удобные, стойкие и надежные морфологические признаки для различения видов, избегая неудобных и ненадежных. Особенно это касается трудно диагностируемого семейства Simuliidae и в частности личинок, которые габитуально очень сходны. Важнейшие таксономические признаки и диагностика личинок данного семейства обнаруживаются в деталях строения головы.
Одним из таких признаков является субментум (особенности его строения и расположения на нем щетинок), который И. А. Рубцов [1; 2] считал вторым по таксономической значимости признаком в диагностике личинок мошек. Также он указы-
© Панченко А. А., 2003
